KR101372907B1 - 두께 측정장치 - Google Patents

두께 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두께 측정장치에 관한 것으로서, 유체가 이동하는 경로로 사용되는 부스터의 벽체 두께를 측정하는 장치로서, 상기 부스터의 외측에 상기 부스터의 내부와 연통하도록 구비되는 몸체와; 상기 몸체 내부에서 전후진하도록 구비되는 피스톤과; 상기 부스터 내부에 구비되고, 상기 부스터의 벽체와 나란하게 배치되는 검지기와; 일측은 상기 검지기에 연결되고, 타측은 상기 피스톤과 상기 몸체를 관통하여 상기 몸체의 외부에 배치되는 가이드바와; 및 상기 피스톤을 견인하여 상기 검지기를 상기 벽체에 접촉시키는 견인장치;를 포함하여, 부스터의 벽체 마모 상태를 측정하여 설비 사고를 억제할 수 있다.

Description

두께 측정장치{Thickness measuring apparatus}
본 발명은 두께 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부스터를 형성하는 철피의 마모 상태를 측정하여 설비 사고를 억제할 수 있는 두께 측정장치에 관한 것이다.
제철공장에서 고청정강을 제조하는 설비중 하나가 진공 탈가스 설비(Reinstahl Huten Werke Heraus, RH)인데, 이와 같은 진공 탈가스 설비는 진공조(베셀) 내를 강압하게 되면 진공도에 따라 용강이 진공조 안으로 상승 및 하강되면서 고청정강으로 제조하는 것으로, 이와 같은 진공 탈가스 조업시 수요가가 요구하는 품질을 확보하기 위해서는 진공조 내의 진공상태를 절대진공에 가까운 진공도로 관리할 필요가 있다.
통상적인 진공 탈가스 설비에서 진공을 형성시키는 방법은 진공 탈가스 처리시 벤츄리 관(Venturi Tube) 형태의 부스터 내부로 고압의 스팀을 고속으로 분사하면, 스팀이 분사되는 방향으로 흡인력이 발생하여 베셀 내부가 배기되면서 진공이 형성되는 것이다. 그리고, 부스터 내부에 분사된 스팀은 콘덴서에 이르게 되고, 콘덴서에서 냉각수를 뿌려 스팀을 강제로 액화시킨다. 이때 스팀의 체적이 감소하는 크기 만큼 진공이 형성되며 이러한 일련의 단계가 연속적으로 진행되면서 진공이 유지된다.
이러한 과정에서 부스터는 베셀 내부의 진공을 형성하는데 중요한 구성 요소인데 장기간 사용하게 되면 고압의 스팀이 분사되는 과정에서 부스터의 철피가 마모되는 문제점이 있다. 이에 부스터 내부 진공압에 의해 부스터의 철피가 함몰되는 현상이 발생되어 부스터의 마모 정도를 주기적으로 측정하는 작업이 필요하다.
그런데 이와 같은 부스터의 철피 두께 측정 작업은 작업자가 별도의 두께 측정 기계를 이용하여 측정하는 수동 방식으로 이루어지고 있다. 이에 작업자가 주기에 맞춰 부스터의 철피 두께 측정을 못한 경우에는 철피의 마모 정도가 증가하여 철피 두께가 너무 얇아지게 된다. 이렇게 두께가 얇아진 부스터를 그대로 조업에 사용하는 경우에는 부스터를 비롯한 다른 설비의 손상이 발생할 수 있다. 또한, 설비 보수를 위해 조업이 정지되어 공정 효율 및 생산성도 저하되는 문제점도 있다.
KR10-963313B
본 발명은 부스터의 철피 두께를 자동으로 측정할 수 있는 두께 측정장치를 제공한다.
본 발명은 설비의 수명을 향상시킬 수 있는 두께 측정장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 두께 측정장치는, 유체가 이동하는 경로로 사용되는 부스터의 벽체 두께를 측정하는 장치로서, 상기 부스터의 외측에 상기 부스터의 내부와 연통하도록 구비되는 몸체와; 상기 몸체 내부에서 전후진하도록 구비되는 피스톤과; 상기 부스터 내부에 구비되고, 상기 부스터의 벽체와 나란하게 배치되는 검지기와; 일측은 상기 검지기에 연결되고, 타측은 상기 피스톤과 상기 몸체를 관통하여 상기 몸체의 외부에 배치되는 가이드바와; 및 상기 피스톤을 견인하여 상기 검지기를 상기 벽체에 접촉시키는 견인장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 피스톤의 일측면과, 상기 피스톤의 일측면과 대향하는 몸체 측벽 사이의 거리는 상기 부스터의 벽체 두께보다 클 수도 있다.
상기 검지기는 상기 부스터와 상기 몸체가 연통되는 영역보다 크게 형성될 수도 있다.
상기 가이드바의 타측에는 스토퍼가 구비될 수도 있다.
상기 가이드바의 타측에는 상기 가이드바의 이동 거리를 측정하는 거리측정기가 구비될 수도 있고, 상기 가이드바에 상기 가이드바의 이동 거리를 측정하는 측정자가 형성될 수도 있다.
상기 견인장치는 탄성부재일 수도 있고, 상기 피스톤은 금속재질을 포함하며 상기 견인장치는 자성체일 수도 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 두께 측정장치는, 부스터의 철피 두께를 자동으로 측정할 수 있다. 이에 부스터의 철피 두께를 주기적으로 측정할 수 있어 철피의 마모 정도에 따라 신속한 대응이 가능하다. 따라서 부스터의 철피 마모에 의해 발생할 수 있는 설비 사고를 미연에 방지하여 조업 정지 등으로 인한 작업 효율 및 생산성 저하를 억제할 수 있다. 또한, 작업자의 업무 부담도 경감시켜 줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 두께 측정장치가 설치된 부스터를 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 두께 측정장치를 확대하여 도시한 도면.
도 3은 두께 측정장치의 변형 예를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 두께 측정장치를 이용하여 부스터의 철피 두께를 측정하는 과정을 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 두께 측정장치가 설치된 부스터를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 두께 측정장치를 확대하여 도시한 도면이며, 도 3은 두께 측정장치의 변형 예를 도시한 단면도이다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 두께 측정장치가 설치되는 진공 탈가스 설비의 구성에 대하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
진공 탈가스 설비는 진공이 형성되어 레이들(미도시) 내의 용강을 환류시키는 베셀(미도시)과, 베셀과 연결되어 진공을 생성시키는 다수의 수직형 부스터장치(100)와, 부스터장치(100)와 연결되어 스팀을 액화시키는 콘덴서(미도시)와, 콘덴서에서 발생된 액체를 수거하기 위한 워터링 펌프(미도시)를 포함한다. 이때 부스터장치(100)의 상단 또는 하단에는 베셀의 설치 방향과 반대방향으로 마하속도의 고속 스팀을 분사하는 스팀분사노즐(120)이 구비된다. 이러한 베셀, 부스터장치(100), 콘덴서 및 워터링 펌프 등은 진공 탈가스 설비를 구성하는 통상적인 장치들로서 장치의 구조나 작동에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 본 발명에서 부스터장치(100)라 함은 베셀 또는 다른 부스터장치와 연결시켜 주는 적어도 하나의 커넥터(130)와, 관체 형상의 부스터(110) 및 스팀분사노즐(120)을 말하는 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 두께 측정장치(200)는, 부스터(110)의 외측에 부스터(110)의 내부와 연통하도록 구비되는 몸체(210)와, 몸체(210) 내부에서 전후진하도록 구비되는 피스톤(220)과, 부스터(110) 내부에 구비되고, 부스터(110)의 벽체와 나란하게 배치되는 검지기(230)와, 일측은 검지기(230)에 연결되고 타측은 피스톤(220)과 몸체(210)를 관통하여 몸체(210)의 외부에 배치되는 가이드바(240)와, 피스톤(220)을 견인하여 검지기(230)를 벽체에 접촉시키는 견인장치(260)를 포함한다. 이하에서는 부스터(110)는 통상 철피로 이루어지고 있으므로 부스터(110)의 벽체는 철피라 한다.
이러한 두께 측정장치는 부스터(110) 내부와 연통하도록 형성되므로, 부스터(110)에 두께 측정장치를 설치하기 이전에 부스터(110)의 소정 위치에서 철피를 제거하여 연결구(112)를 형성한다. 경험상 마모가 쉽게 일어나는 부분마다 연결구(112)를 형성하여 복수의 두께 측정장치를 설치할 수도 있다.
몸체(210)는 부스터(110)의 길이방향에 대해 교차하는 방향으로 배치되며, 내부에는 피스톤(220)이 이동할 수 있는 공간이 형성된다. 그리고 몸체(210)의 일측은 부스터(110)에 형성된 연결구(112)를 통해 부스터(110)의 내부와 연통되도록 개방된다. 그리고 몸체(210)의 타측, 즉 개방된 부분에 대향하는 방향에는 가이드바(240)가 이동할 수 있도록 관통구(212)가 형성된다. 이때, 부스터(110)는 내부에 진공을 형성하기 때문에 몸체(210)와 부스터(110)의 연결부위는 외부와 차단되도록 용접 등의 방법으로 밀폐시키는 것이 바람직하다.
피스톤(220)은 몸체(210) 내부에 구비되며, 몸체(210) 내부에서 왕복 이동 가능하도록 설치된다. 피스톤(220)은 몸체(210)의 내벽과 접촉, 바람직하게는 밀착되도록 구성된다. 이때, 피스톤(220)의 가장자리에는 오링 등과 같은 밀폐부재(220a)가 구비될 수도 있다. 이러한 구성을 통해 부스터(110) 내부가 진공 상태로 되면 피스톤(220)이 부스터(110) 쪽으로 전진하게 된다.
피스톤(220)은 검지기(230)가 철피에 접촉되었을 때 피스톤(220)의 일측면과 몸체(210)에서 피스톤(220)의 일측면과 대향하는 측벽(또는 견인장치(260)) 사이의 거리(D)를 적어도 철피의 두께(T0)보다 크게 유지하도록 설치되는 것이 좋다. 이는 피스톤(220)과 몸체(210)의 측벽 사이의 거리가 제시된 거리보다 작은 경우에는 철피의 두께 감소량을 정확하게 측정할 수 없고, 제시된 거리보다 큰 경우에는 두께 측정장치의 크기가 불필요하게 증가하기 때문이다.
검지기(230)는 부스터(110) 내부에 철피와 나란하게 배치된다. 검지기(230)는 부스터(110) 내부에서 철피와 접촉 또는 밀착될 수 있는 형태로 형성되는 것이 좋다. 예컨대 검지기(230)는 소정의 면적을 갖는 플레이트 형상으로 형성될 수도 있고, 막대 형상으로 형성될 수도 있다. 그리고 검지기(230)는 부스터(110) 내부 압력에 의해 변형을 억제할 수 있는 강도 또는 형상으로 형성되는 것이 좋다.
가이드바(240)는 부스터(110)와 교차하는 방향으로 피스톤(220) 및 몸체(210)를 관통하며 설치된다. 가이드바(240)의 일측은 검지기(230)의 일측과 연결되고, 타측은 몸체(210)에 형성된 관통구(212)를 통해 외부로 돌출 형성된다. 이때, 가이드바(240)는 피스톤(220)과 고정되도록 설치되어, 관통구(212)를 통해 몸체(210)에 지지된 상태로 피스톤(220)의 이동방향을 따라 함께 이동할 수 있다.
가이드바(240)의 타측에는 스토퍼(250)가 구비될 수도 있다. 스토퍼(250)는 부스터(110) 내부에 진공이 형성되어 피스톤(220)이 부스터(110) 쪽으로 전진할 때 그 이동 거리를 제한하는 역할을 한다. 즉, 부스터(110) 내부에 진공이 형성되어 급격하게 압력차이가 발생하면 피스톤(220)이 급격하게 이동하면서 부스터(110)에 충돌하여 부스터(110)나 두께 측정장치를 손상시킬 수 있기 때문이다. 따라서 스토퍼(250)는 검지기(230)가 철피에 접촉되었을 때 피스톤(220)의 위치에서 부스터(110)와 몸체(210)의 연결부위까지의 거리보다 짧은 거리 이격된 부분에 형성되는 것이 좋다.
또한, 가이드바(240)의 타측에는 가이드바(240)의 이동 거리, 즉 검지기(230)의 이동거리를 측정하기 위한 거리측정장치(270)가 구비될 수 있다. 예컨대 가이드바(240)의 타측에는 돌출형성되는 지시바(242)가 형성될 수 있으며, 거리측정장치(270)는 가이드바(240)의 이동 거리를 측정할 수 있는 눈금 등이 표시되어 있는 측정자일 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면 거리측정장치는 도 2에 도시된 것처럼 별도로 설치되지 않고, 가이드바(240)의 타측, 즉 몸체(210)로부터 돌출된 부분에 눈금 등과 같은 측정자(272)로 형성될 수도 있다. 이 경우 스토퍼(250)는 검지기(230)가 철피에 접촉되었을 때 피스톤(220)의 위치에서 부스터(110)와 몸체(210)의 연결부위까지의 거리보다 짧고, 철피 두께보다 먼 부분에 형성되는 것이 좋다.
이외에도 거리측정장치는 가이드바(240)의 이동 거리를 측정할 수 있는 광센서 등과 같은 다양한 종류의 센서(미도시)가 사용될 수 있음은 물론이다. 또한, 거리측정장치는 작업반 등과 같은 제어수단(미도시)에 측정 결과를 전송할 수 있도록 통신부(미도시)를 포함할 수도 있다. 제어수단은 거리측정장치에서 측정된 결과를 수신하여 작업자가 확인할 수 있도록 작업반에 표시하거나, 부스터의 철피 보수 또는 교체 시점을 알려주는 알람을 생성할 수도 있다.
견인장치(260)는 몸체(210) 내부에 구비되어 피스톤(220)을 견인함으로써 검지기(230)의 일측을 철피에 접촉시킨다. 견인장치(260)는 철피의 마모 정도를 측정하기 위하여 부스터(110) 내부가 비진공 상태일 때 피스톤(220)을 견인하여 철피에 접촉시킴으로써 철피의 마모 정도를 측정할 수 있도록 한다.
견인장치(260)는 도 2에 도시된 바와 같이 마그네틱일 수도 있다. 이때, 피스톤(220)은 적어도 금속재질(220b)을 포함하도록 형성되어 마그네틱에 의해 견인될 수 있도록 한다.
또한, 견인장치는 도 3에 도시된 바와 같이 스프링 등과 같은 탄성부재(262)일 수도 있다.
이와 같은 견인장치(260, 262)는 부스터(110) 내부가 진공 상태인 경우 피스톤(220)이 부스터(110) 쪽으로 전진할 수 있을 정도의 힘으로 견인한다. 그리고 부스터(110) 내부의 진공 상태가 해제되어 비진공 상태로 전환되면 피스톤(220)을 다시 견인하여 검지기(230)를 철피에 접촉시킨다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 두께 측정장치를 이용하여 부스터(110)의 철피 두께를 측정하는 과정을 보여주는 도면이다.
부스터(110) 내부에 진공이 형성되지 않은 상태에서 피스톤(220)은 몸체(210) 내부에 구비된 견인장치(260)에 견인되어 있다. 이에 가이드바(240)를 통해 피스톤(220)에 연결되는 검지기(230)는 부스터(110)의 내부에서 철피에 접촉한 상태로 있게 된다.
도 4의 (a)는 부스터(110)의 철피가 마모되지 않은 상태(T0)로서 가이드바(240)의 타측에 구비된 지시바(242)는 거리측정장치에 표시된 눈금에서 '0'을 가리키고 있다.
도 4의 (b)는 부스터(110)를 장기간 사용하여 부스터(110)의 철피가 마모된 상태를 나타내고 있다. 이때 철피의 두께는 T0에서 T1으로 감소하였으며, 이는 가이드바(240)에 구비된 지시바(242)가 철피의 두께 감소량만큼 이동하여 거리측정장치의 눈금을 가리키는 것을 알 수 있다.
이와 같이 철피의 마모 정도가 측정되면 마모 정도에 따라 부스터의 교체 또는 보강 작업을 수행한다.
여기에서는 탈가스 설비에 사용되는 진공 부스터의 벽체인 철피 두께를 측정하는 장치 및 그 방법에 대해서 설명하였으나, 내부에 유체가 흐르는, 특히 고속으로 흐르는 경로로 형성되는 다양한 용기, 배관 등의 벽체 두께를 측정하는데 적용될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 부스터 장치 110 : 부스터
120 : 스프레이 노즐 130 : 커넥터
200 : 두께 측정장치 210 : 몸체
220 : 피스톤 230 : 검지기
240 : 가이드바 250 : 스토퍼
260 : 견인장치 270 : 거리측정장치

Claims (8)

  1. 유체가 이동하는 경로로 사용되는 부스터의 벽체 두께를 측정하는 장치로서,
    상기 부스터의 외측에 상기 부스터의 내부와 연통하도록 구비되는 몸체와;
    상기 몸체 내부에서 전후진하도록 구비되는 피스톤과;
    상기 부스터 내부에 구비되고, 상기 부스터의 벽체와 나란하게 배치되는 검지기와;
    일측은 상기 검지기에 연결되고, 타측은 상기 피스톤과 상기 몸체를 관통하여 상기 몸체의 외부에 배치되는 가이드바와;
    상기 피스톤을 견인하여 상기 검지기를 상기 벽체에 접촉시키는 견인장치;
    를 포함하는 두께 측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 피스톤의 일측면과, 상기 피스톤의 일측면과 대향하는 몸체 측벽 사이의 거리는 상기 부스터의 벽체 두께보다 큰 두께 측정장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 검지기는 상기 부스터와 상기 몸체가 연통되는 영역보다 크게 형성되는 두께 측정장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드바의 타측에는 스토퍼가 구비되는 두께 측정장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가이드바의 타측에는 상기 가이드바의 이동 거리를 측정하는 거리측정기가 구비되는 두께 측정장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 가이드바에는 상기 가이드바의 이동 거리를 측정하는 측정자가 형성되는 두께 측정장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 견인장치는 탄성부재인 두께 측정장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피스톤은 금속재질을 포함하고,
    상기 견인장치는 자성체인 두께 측정장치.
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JPH0345059B2 (ko) * 1981-04-16 1991-07-09 Roussel Uclaf
KR200207696Y1 (ko) 1998-11-11 2001-02-01 김형국 높이 측정기
JP2008046137A (ja) 2002-01-22 2008-02-28 Praxair Technol Inc 二酸化炭素中の不純物を分析する方法
KR20120025067A (ko) * 2010-09-06 2012-03-15 주식회사 포스코 코크스 건식 소화설비의 배관 부식 검출장치

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